鄂爾多斯盆地子長地區(qū)盒8、山1段儲(chǔ)層特征

徐敏，孫細(xì)寧，王冠男

（陜西延長石油(集團(tuán)) 有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710065）

子長地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中東部，二疊系山西組山2 段為本區(qū)的主要含氣層段。近年來隨著勘探開發(fā)的不斷深入，在非主力層段鉆遇多套氣層，尤其在盒 8 、山1 段多口氣井試氣獲得工業(yè)氣流，展示了本區(qū)良好的勘探開發(fā)前景。然而目前對(duì)鄂爾多斯盆地的研究工作大多集中盆地北部[1-3]，針對(duì)盆地東部地區(qū)儲(chǔ)層特征前人做過一部分研究[4-6]，但對(duì)子長地區(qū)非主力層段盒 8 、山1 段研究程度比較欠缺。因此，進(jìn)一步開展本區(qū)的儲(chǔ)層特征研究對(duì)于指導(dǎo)后續(xù)氣田勘探及開發(fā)具有重要的理論和實(shí)際意義。

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

通過對(duì)787 塊常規(guī)薄片、鑄體薄片觀察分析，結(jié)果表明，盒8 段、山1 段主要砂巖類型以巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主，石英砂巖含量相對(duì)較少（圖1）。盒8 段、山1 段石英平均含量在59.7%，巖屑平均含量高達(dá)20%左右，巖屑以變質(zhì)巖巖屑為主。砂巖填隙物平均總量為12.10%，以黏土礦物為主、碳酸鹽和硅質(zhì)膠結(jié)物次之；黏土礦物以伊利石最為發(fā)育，高嶺石和綠泥石次之，常見碳酸鹽類膠結(jié)物有方解石、鐵方解石、鐵白云石、菱鐵礦等。硅質(zhì)膠結(jié)也普遍發(fā)育，其形態(tài)和產(chǎn)狀多式多樣。砂巖以中-粗粒結(jié)構(gòu)為主，主要粒徑區(qū)間為0.2～1.0 mm，顆粒分選中等-較好，磨圓度主要為次棱狀，其次為次圓-次棱狀。顆粒間以線接觸為主；膠結(jié)類型以孔隙式為主，其次為再生-孔隙式?？傮w而言，盒8、山1 段儲(chǔ)集砂巖結(jié)構(gòu)成熟度較高，成分成熟度中等。

圖1 研究區(qū)盒8、山1 段砂巖類型三角圖

2 孔隙類型及特征

統(tǒng)計(jì)分析本區(qū)鑄體薄片和掃描電鏡資料表明，盒8、山1 段儲(chǔ)層主要發(fā)育原生粒間孔、次生溶孔、晶間孔和微裂縫四類孔隙，以次生孔隙為主，原生孔隙在孔隙構(gòu)成中居于次要地位。

1）原生粒間孔隙：本區(qū)盒8、山1 段儲(chǔ)層原生孔隙在壓實(shí)和膠結(jié)作用影響下消失殆盡，僅剩少量殘余粒間孔，直徑多在 20～70 μm，主要為碎屑顆粒被綠泥石、伊利石薄膜或襯邊所包裹后的剩余原生粒間孔隙（圖2a）。

2）粒間溶孔：粒間溶孔由于鋁硅酸鹽或碳酸鹽膠結(jié)物等被溶蝕而形成的孔隙，通常不規(guī)則，孔徑大小和分布不均勻,常與長石、巖屑溶孔等伴生，并殘留有未溶雜基或膠結(jié)物（圖2b）。由于雜基及自生膠結(jié)物晶粒之間的孔隙本身很小，使流體在其中很難通過，溶蝕作用相對(duì)較弱，因此粒間溶孔發(fā)育程度總體不高。

3）粒內(nèi)溶孔：指碎屑顆粒內(nèi)部所含可溶礦物被溶解，或沿顆粒解理等易溶部位發(fā)生溶解而成的孔隙。常見長石溶孔和巖屑溶孔，這類孔隙分布不均，大小懸殊。粒內(nèi)溶孔為次生孔隙的最主要類型，是研究區(qū)形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層最重要的孔隙（圖2c、圖2d）。

4）晶間孔：晶間孔指成巖過程中自生礦物晶體之間的微孔隙。研究區(qū)晶間孔包括自生高嶺石晶間孔、自生伊利石晶間孔和自生綠泥石晶間孔，其中自生高嶺石晶間孔最為發(fā)育，孔徑一般小于10μm，其大小與晶體大小、堆積緊密程度等有關(guān)。高嶺石晶間孔可以提高儲(chǔ)層孔滲性能，也是一種重要的次生孔隙（圖2e、圖2f、圖2g）。

5）微裂縫：研究區(qū)儲(chǔ)層微裂縫孔隙發(fā)育（圖2d、圖2h）。大致可分為收縮縫和構(gòu)造縫。成巖作用中巖石收縮形成收縮縫，構(gòu)造應(yīng)力下碎屑顆粒和填隙物被切割形成構(gòu)造縫。構(gòu)造裂縫為流體運(yùn)移提供了通道，從而改善儲(chǔ)層的儲(chǔ)集條件。

圖2 研究區(qū)盒8、山1 段砂巖掃描電鏡及薄片特征

3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

在眾多影響儲(chǔ)層孔滲性能的因素當(dāng)中，儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)揮了關(guān)鍵的作用[7]。不同的壓汞參數(shù)反映不同的孔滲特征[8]，通過對(duì)本區(qū)盒8、山1 段儲(chǔ)層共47 塊樣品采用高壓壓汞法測(cè)定孔隙結(jié)構(gòu)常用的參數(shù)，結(jié)果表明（表1），盒8 段砂巖的排驅(qū)壓力在0.15～15.0 MPa，平均1.76 MPa；中值壓力分布在1.91～101.17 MPa 不等，平均23.55 MPa；平均喉道半徑為0.02～0.70 μm，平均0.25 μm，排驅(qū)壓力高而中值壓力低，說明孔喉半徑變化范圍大，但整體偏小。喉道分選系數(shù)在0.85～5.88，平均為3.24；變異系數(shù)0.08～1.72，平均為0.50，孔喉分選較差。最大進(jìn)汞飽和度介于 21.62%～99.60%，平均61.63%，說明孔喉的連通性差。因此，盒8 段砂巖孔喉半徑變化范圍較大，但整體偏小，分選以及孔喉連通性較差。

表1 研究區(qū)盒8、山1 段砂巖高壓壓汞參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

山1 段砂巖的排驅(qū)壓力在0.01～2.19 MPa，平均1.08 MPa；中值壓力分布在8.40～112.42 MPa，平均56.72 MPa；平均喉道半徑為0.03～1.95μm，平均0.26 μm，反映砂巖孔喉細(xì)小。喉道分選系數(shù)在2.01～5.22之間，平均4.10，分選系數(shù)較高；變異系數(shù)0.16～1.51，平均為0.55，孔喉分選差。最大進(jìn)汞飽和度介于25.48%～98.85%，平均64.13%，說明孔喉的連通性差。整體看來，山1 段砂巖孔喉偏小，分選和孔喉連通性差。相對(duì)而言，盒8 段孔喉結(jié)構(gòu)略優(yōu)于山1段。

通過以上分析可以看出，研究區(qū)盒8、山1 段儲(chǔ)層具有孔喉偏小，孔喉分選和連通性一般等特點(diǎn)，表現(xiàn)出低孔、低滲儲(chǔ)層較致密的特征。

4 儲(chǔ)層物性特征

通過對(duì)巖心物性測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，盒8段砂巖儲(chǔ)集層孔隙度分布區(qū)間2.37%～13.18%，均值6.07%，中值5.81%；孔隙度主體介于4%～8%，約占74.0%，孔隙度大于8%約占14.5%，孔隙度小于4%約占11.5%。滲透率分布區(qū)間0.0135～2.4921 mD，幾何平均值0.1452 mD，中值0.1420 mD；滲透率主體介于0.03～0.3 mD，約占73.5%，滲透率大于0.3 mD 約占21.5%（圖3）。

圖3 盒8、山1 段儲(chǔ)層孔隙度、滲透率頻率分布直方圖

山 1 段砂巖儲(chǔ)集層孔隙度分布區(qū)間1.38%～10.34%，均值4.56%，中值4.54%；孔隙度主體介于2%～8%，約占92.0%，孔隙度大于8%約占4.5%，孔隙度小于2%約占3.6%；滲透率分布區(qū)間0.012 5～1.756 7 mD，幾何平均值0.086 8 mD，中值0.0672 mD；砂巖儲(chǔ)集層滲透率主體介于0.01～0.6 mD 約占92.3%，滲透率大于0.6 mD 僅占7.7%（圖3）。

總體上，研究區(qū)盒8、山1 段儲(chǔ)集層滲透率的變化與孔隙度具有較好的一致性。大部分樣品的孔隙度和滲透率均偏向低值的一側(cè)，屬于低孔、低滲、特低滲儲(chǔ)層[8]，盒8 段儲(chǔ)層孔滲物性略優(yōu)于山1 段。

5 儲(chǔ)層主控因素分析

結(jié)合前人研究結(jié)果[5-6,9]，研究區(qū)儲(chǔ)層主要受沉積作用和成巖作用的控制。

5.1 沉積作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

鄂爾多斯盆地上古生界沉積體系類型豐富多樣，同一層系不同區(qū)域其沉積（微）相差異較大，從而控制儲(chǔ)集體類型及平面分布規(guī)律。研究區(qū)盒8段主要形成于辮狀河-三角洲沉積環(huán)境，山1 段主要形成于曲流河-三角洲沉積環(huán)境，主要發(fā)育水下分流河道和分流間灣沉積微相[5,9-12]。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育在水下分流河道主砂帶內(nèi)，這主要由于主河道砂體上具有較強(qiáng)水動(dòng)力條件，粒度較粗，結(jié)構(gòu)成熟高，泥質(zhì)含量低，利于原生孔隙的保存；而原生孔隙的存在也為后期溶蝕作用提供了通道和空間，所以儲(chǔ)層物性相對(duì)較好。

5.2 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

研究區(qū)儲(chǔ)層主體成巖階段處于晚成巖B 期[13]，儲(chǔ)層經(jīng)歷了較強(qiáng)的成巖作用改造，原生孔隙消失殆盡。壓實(shí)作用和膠結(jié)作用是減少砂巖儲(chǔ)層孔滲性能的主要因素；而溶蝕作用產(chǎn)生次生溶蝕孔縫，是改善儲(chǔ)集性能的主要因素；構(gòu)造裂縫對(duì)儲(chǔ)層物性也有一定的建設(shè)作用。

5.2.1 壓實(shí)、壓溶作用

研究區(qū)盒8、山1 段儲(chǔ)層埋藏較深，普遍在2 000～3 200 m 之間，壓實(shí)作用強(qiáng)烈。儲(chǔ)層巖屑含量高，易發(fā)生塑性形變，抗壓實(shí)能力較差，因此壓實(shí)作用是成巖早中期儲(chǔ)集層物性變差的主要影響因素。隨著溫壓的增大，在壓溶作用下產(chǎn)生石英次生加大，石英邊緣呈現(xiàn)耳狀或港灣狀溶蝕邊，使原生孔隙進(jìn)一步減?。▓D2i）。

5.2.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用對(duì)儲(chǔ)層影響的總趨勢(shì)是使孔隙和吼道變小，使孔隙形態(tài)復(fù)雜化，從而降低其儲(chǔ)集性能[14]。膠結(jié)物以黏土礦物為主、碳酸鹽和硅質(zhì)膠結(jié)次之。

自生黏土礦物膠結(jié)物有高嶺石、伊利石及綠泥石等，以伊利石的發(fā)育最為廣泛。掃描電鏡下，伊利石呈纖維狀、毛發(fā)狀堵塞孔隙喉道（圖2g），使孔滲大量減少；綠泥石呈花瓣?duì)罨蛉~片狀生長于孔隙中（圖2f），使孔隙空間大量減少，也會(huì)對(duì)儲(chǔ)層物性產(chǎn)生不利影響；自生高嶺石通常呈典型的書頁狀、蠕蟲狀充填孔隙（圖2e），由于堆積松散從而保留了良好的晶間孔隙，成為重要的儲(chǔ)集空間類型之一。而由長石蝕變成的高嶺石，重結(jié)晶后堆積比較緊密，晶間孔隙小，對(duì)儲(chǔ)層孔隙貢獻(xiàn)不大。

硅質(zhì)膠結(jié)物主要以石英次生加大邊和自生微晶石英集合體兩種形式（圖2i、圖2j）。研究區(qū)大部分石英具次生加大，次生石英含量較高，會(huì)嚴(yán)重堵塞孔隙喉道，降低砂巖的儲(chǔ)集性能。自生石英晶粒含量較少，分布于殘余粒間孔或次生溶孔內(nèi)，充填粒間孔隙并堵塞喉道，同樣會(huì)對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能造成不利影響。

碳酸鹽膠結(jié)作用也比較普遍，早期形成的方解石充填了部分原生粒間孔，但方解石的存在能增強(qiáng)巖石的抗壓實(shí)能力，然而晚期形成的碳酸鹽膠結(jié)物在交代骨架顆粒和填隙物的過程中會(huì)大量充填早期形成的原生和次生孔隙，對(duì)儲(chǔ)層造成嚴(yán)重破壞（圖2k、圖2l）。

5.2.3 溶蝕作用

研究區(qū)盒8、山1 段儲(chǔ)層溶蝕作用主要表現(xiàn)為對(duì)長石、巖屑等碎屑顆粒的溶解（圖2c、圖2d），形成的溶蝕孔隙較大，但由于發(fā)生時(shí)間較早，形成的次生孔隙多被后期形成的膠結(jié)物充填。后期溶蝕作用是對(duì)一些泥質(zhì)填隙物的溶蝕孔隙（圖2b）。溶蝕孔隙對(duì)改善砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能起到了積極的作用。

5.2.4 破裂作用

研究區(qū)盒8、山1 段砂巖裂縫發(fā)育，顯微鏡下大量微裂縫明顯切穿碎屑顆粒及膠結(jié)物（圖2d、圖2h），說明裂縫以構(gòu)造裂縫為主，形成時(shí)間較晚。破裂作用能一定程度上改善儲(chǔ)層孔滲條件，提供流體運(yùn)移的通道，為烴類充注創(chuàng)造良好條件[15]。

6 結(jié)論

1）研究區(qū)盒8、山1 段儲(chǔ)集砂體發(fā)育于三角洲沉積相帶，巖石類型為巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和石英砂巖，具有結(jié)構(gòu)成熟度較高，成分成熟度中等的特點(diǎn)。

2）研究區(qū)盒8、山1 段儲(chǔ)層孔隙類型以次生溶孔為主，晶間孔和微裂隙較發(fā)育?？紫督Y(jié)構(gòu)和物性特征研究表明，儲(chǔ)層具有孔喉偏小，孔喉分選和連通性一般等特點(diǎn)，物性相對(duì)較差，屬于低孔、低滲、特低滲儲(chǔ)層。盒8 段儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)和物性略優(yōu)于山1 段。

3）研究區(qū)盒8、山1 段優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育主要受沉積作用和成巖作用的共同影響。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育在水下分流河道主砂帶內(nèi)，后期強(qiáng)烈的壓實(shí)、壓溶及膠結(jié)作用使儲(chǔ)層致密化，但高嶺石晶間孔隙發(fā)育改善了儲(chǔ)集空間，溶蝕作用和微裂縫的發(fā)育進(jìn)一步改善了儲(chǔ)層物性，在整體致密的條件下形成相對(duì)高滲的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。